El gas se define como uno de los tres diferentes estados de la materia ordinaria (Solido, Liquido y Gas). Los gases se expanden libremente ya que no tienen un orden espacial microscópico, es decir que sus moléculas se mueven aleatoriamente. Su forma es indefinida, al igual que su volumen lo que lo hace capaz de comprimirse.
En pocas palabras el gas se rige por las siguientes características:
Ocupa el volumen del recipiente que lo contiene.
Está formado por un gran número de moléculas.
Estas moléculas se mueven individualmente al azar en todas direcciones.
La interacción entre las moléculas se reduce solo a su choque
Imagen 1: Gases Inicialmente La matemática logro modelar el comportamiento microscópico de los átomos, para con ello más adelante mostrar y entender el comportamiento microscópico de las propiedades de un gas. El modelo de un Gas ideal (MGI) se define como un modelo que describe de manera aproximada el comportamiento de los gases.
Los gases ideales son aquellos que obedecen las leyes de los gases bajo todas sus condiciones. Por otro lado los gases reales son aquellos que no obedecen completamente las leyes y poseen elevadas presiones y bajas temperaturas.
Las leyes de los gases ideales:Existen tres leyes, cada una se desarrollaron independientemente una de la otra durante la mitad del siglo diecisiete y a comienzos del siglo diecinueve. Las leyes empíricas muestran la relación entre las variables principales de un gas. En los gases ideales las variables son presión (p), volumen (V) y la temperatura (T).
En primer lugar el físico irlandés Robert Boyle en 1662 logro demostrar que la presión de un gas era inversamente proporcional a su volumen, mediante la bomba de vacío y el termómetro sellado herméticamente. Imagen 2: Leyes de gases ideales y sus variables
Edme Marriote fue el encargado de complementar los primeros descubrimientos de Boyle pues independientemente desarrollo un experimento similar y mediante el mismo reconoció que la relación que existía entre la presión y el volumen solo sucedía a una temperatura constante. Imagen 3: Robert Boyle Imagen 4: Ley de Boyle La ley se le atribuye completamente a Boyle y establece que para un gas de masa fija a una temperatura constante, la presión es inversamente proporcional al volumen.
Matemáticamente la ecuación se determina de la siguiente manera:
La grafica p vs V a una temperatura constante se conoce como una curva isotérmica (“Iso” referente a térmico). Imagen 5: Grafica Ley de Boyle
Jaques Charles en el año 1787 repitió el experimento de Guillaume Amontons para mostrar que todos los gases se expanden en cantidades iguales cuando se someten a un mismo cambio de temperatura. Charles gracias a el experimento mostro que el volumen cambio en 1/273 del volumen a una temperatura de 0°C por cada 1 K de cambio de temperatura. Esto implica que a -273°C el volumen de un gas es 0.
La ley se le atribuye a Charles y establece que para una masa fija de un gas con presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
Matemáticamente la ecuación se determina de la siguiente manera:
Imagen 6: Gráfica de la ley de Charles
Amontons investigo la relación entre la presión y la temperatura y logro mostrar que la presión aumenta cuando la temperatura aumenta pero la fallo en cuantificar esto completamente debido a fallos en el equipo experimental.
La tercera ley establece que por un gas de una masa y volumen fijo, la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
Matemáticamente la ecuación se determina de la siguiente manera:
Imagen 7: Gráfica de la tercera ley de los gases
Consecuentemente, después de la elaboración de las tres leyes de los gases, el físico italiano Count Amadeo Avogadro aprovecho el descubrimiento de la expansión de un gas en iguales cantidades para igual incremento en la temperatura y que su presión que contenía el mismo número de partículas por unidad de volumen. Es así como en 1811 descubrió el número de partículas en un gas a temperatura constante y cuando la presión es directamente proporcional al volumen del gas.
Matemáticamente la ecuación se determina de la siguiente manera:
Cada una de las leyes de los gases se aplica bajo diferentes condiciones y una constante distinta. Las cuatro ecuaciones previamente explicadas se pueden combinar y crear una sola constante, el Gas ideal constante R, y una sola ecuación que se denomina como la ecuación de estado. Imagen 8: Amadeo Avogadro
Cuando la ecuación es utilizada para dos estados de un mismo gas, con misma cantidad de moles la ecuación se utiliza de la siguiente manera:
Ejemplos:
PiVi / Ti = PoVo/ To
Si T no cambia y el volumen se reduce a la tercera parte, ¿Que sucede con la Presion?
PiVi = PfVf (Se cancela el Valor de temperatura porque este es constante)
PiVi = Pf x Vi/3
3Pi = Pf
La presion aumentara en 3
El mol tiene el símbolo "mol" y es una medida de una cantidad de sustancia. Esta medida es una de las siete magnitudes fisicas fundamentales que se encuentran en el Sistema Internacional de Unidades.
La definición mas precisa de lo que es un mol expresa que un mol es la cantidad de una sustancia contenida en el mismo numero de particulas que hay en 12 gramos de carbono 12.
Un mol de gas se dice que contiene
atomos o moleculas. Este numero se denomina como la constante de Avogadro . El mol tambien tambien se utiliza de manera alternativa para expresar cantidades en volumen o masa.
Masa Molar
La masa molar de una sustancia hace referencia a la masa expresada en gramos que tiene un mol de determinada sustancia. Cuando se trata de compuestos, la masa molar se halla sumando las masas moleculares individuales de cada elemento que forma el compuesto.
Imagen 9: Ecuación de Masa Molar A raíz del descubrimiento del mol y la masa molar se establecieron las siguientes ecuaciones las cuales demuestran la relación queexiste entre el numero de moles, la masa y la masa atómica, al igual que la relación que se establece entre el numero de moles con el numero de átomos y la constante de Avogadro. Las ecuaciones físicas se establecen de la siguiente manera: Se puede establecer que la cantidad de moles resulta de la razón entre la masa en gramos y la masa atómica de determinada sustancia. Asi mismo, los moles resultan ser la razón entre el numero de átomos de cierta sustancia y la constante de Avogadro. Ejemplo:¿Cuantos átomos de hay en 8 gramos de Helio?Masa atomica Helio es equivalente a 4,00n = Masa (g) / m (atomos)n= 8 / 4n=2 mol n = #atomos / Numero de Avogadromoles x Numero de Avogadro = # de atomos2 x 6.02 E 23 =1.204 E 24 Video:Gases ideales PV=nRT 4ºESO quimica unicoos gas ideal
Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=tUgRemB86Sg
La interpretación microscópica de los gases
Difusión:
Los vapores atómicos se bombardean o golpean de alguna manera por moléculas de aire causando un movimiento aleatorio en el aire.
El experimento se denomina el experimento del vapor de Bromuro, este es una demostración de difusión.
En primera instancia el Bromuro que se clasifica como un gas es más denso que el aire y al serlo se y se hunde hasta el fondo de la jarra de gas inferior derecho. Esto se separa inicialmente del la jarra del gas superior cubierto por una diapositiva. A medida que la diapositiva se remueve, el gas llena gradualmente la garra del gas superior. Esto sucede debido a que las moléculas de aire chocan con los átomos del bromuro. Imagen 10: Efecto en las particulas de aire y de Bromuro Imagen 11: Experimento de vapor de Bromuro
Movimiento Browniano: Alrededor de 1827, Robert Brown observo el movimiento del polen suspendido en el agua. En la posmodernidad este movimiento se observa claramente con un microscopio, al igual que el movimiento de las partículas de humo que se suspenden en el aire. Estas primeras observaciones de Brown junto con el desarrollo de mecanismos cientificos se concluye que las partículas de humo se mueven de forma aleatoria. Esto debido a que las partículas de humo relativamente grandes y pesadas están siendo bombardeadas por las moléculas de aire. Estas partículas de aire tienen momentum, y una cantidad de este se transfiere a las partículas del humo. En cualquier momento existirá un desequilibrio de las fuerzas que actúan en cada partícula de humo causando así el movimiento aleatorio que se observa. Bibliografia:
Fuentes Electronicas:Georgia State University. (s.f.). Hyperphysics. Recuperado el 07 de 05 de 2015, de Ley de Gas Ideal: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/idegas.html Sabelotodo.org. (s.f.). Recuperado el 07 de 05 de 2015, de Gases ideales: http://www.sabelotodo.org/fluidos/gases.html
Universidad nacional experimental de Táchira. (s.f.). Universidad nacional experimental de Táchira. Recuperado el 07 de 05 de 2015, de Gases ideales: http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-50.htm
Libros:David Homer, M. B.-J. (2014). Physics. Oxford: Oxford University Press.
El gas se define como uno de los tres diferentes estados de la materia ordinaria (Solido, Liquido y Gas). Los gases se expanden libremente ya que no tienen un orden espacial microscópico, es decir que sus moléculas se mueven aleatoriamente. Su forma es indefinida, al igual que su volumen lo que lo hace capaz de comprimirse.
En pocas palabras el gas se rige por las siguientes características:
Imagen 1: Gases
Inicialmente La matemática logro modelar el comportamiento microscópico de los átomos, para con ello más adelante mostrar y entender el comportamiento microscópico de las propiedades de un gas. El modelo de un Gas ideal (MGI) se define como un modelo que describe de manera aproximada el comportamiento de los gases.
Los gases ideales son aquellos que obedecen las leyes de los gases bajo todas sus condiciones. Por otro lado los gases reales son aquellos que no obedecen completamente las leyes y poseen elevadas presiones y bajas temperaturas.
Las leyes empíricas muestran la relación entre las variables principales de un gas. En los gases ideales las variables son presión (p), volumen (V) y la temperatura (T).
En primer lugar el físico irlandés Robert Boyle en 1662 logro demostrar que la presión de un gas era inversamente proporcional a su volumen, mediante la bomba de vacío y el termómetro sellado herméticamente.
Imagen 2: Leyes de gases ideales y sus variables
Edme Marriote fue el encargado de complementar los primeros descubrimientos de Boyle pues independientemente desarrollo un experimento similar y mediante el mismo reconoció que la relación que existía entre la presión y el volumen solo sucedía a una temperatura constante.
Imagen 3: Robert Boyle Imagen 4: Ley de Boyle
La ley se le atribuye completamente a Boyle y establece que para un gas de masa fija a una temperatura constante, la presión es inversamente proporcional al volumen.
Matemáticamente la ecuación se determina de la siguiente manera:
La grafica p vs V a una temperatura constante se conoce como una curva isotérmica (“Iso” referente a térmico).
Jaques Charles en el año 1787 repitió el experimento de Guillaume Amontons para mostrar que todos los gases se expanden en cantidades iguales cuando se someten a un mismo cambio de temperatura. Charles gracias a el experimento mostro que el volumen cambio en 1/273 del volumen a una temperatura de 0°C por cada 1 K de cambio de temperatura. Esto implica que a -273°C el volumen de un gas es 0.
La ley se le atribuye a Charles y establece que para una masa fija de un gas con presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
Matemáticamente la ecuación se determina de la siguiente manera:
Imagen 6: Gráfica de la ley de Charles
Amontons investigo la relación entre la presión y la temperatura y logro mostrar que la presión aumenta cuando la temperatura aumenta pero la fallo en cuantificar esto completamente debido a fallos en el equipo experimental.
La tercera ley establece que por un gas de una masa y volumen fijo, la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
Matemáticamente la ecuación se determina de la siguiente manera:
Imagen 7: Gráfica de la tercera ley de los gases
Consecuentemente, después de la elaboración de las tres leyes de los gases, el físico italiano Count Amadeo Avogadro aprovecho el descubrimiento de la expansión de un gas en iguales cantidades para igual incremento en la temperatura y que su presión que contenía el mismo número de partículas por unidad de volumen. Es así como en 1811 descubrió el número de partículas en un gas a temperatura constante y cuando la presión es directamente proporcional al volumen del gas.
Matemáticamente la ecuación se determina de la siguiente manera:
Cada una de las leyes de los gases se aplica bajo diferentes condiciones y una constante distinta. Las cuatro ecuaciones previamente explicadas se pueden combinar y crear una sola constante, el Gas ideal constante R, y una sola ecuación que se denomina como la ecuación de estado.
Imagen 8: Amadeo Avogadro
Cuando la ecuación es utilizada para dos estados de un mismo gas, con misma cantidad de moles la ecuación se utiliza de la siguiente manera:
Ejemplos:PiVi / Ti = PoVo/ To
Si T no cambia y el volumen se reduce a la tercera parte, ¿Que sucede con la Presion?
PiVi = PfVf (Se cancela el Valor de temperatura porque este es constante)
PiVi = Pf x Vi/3
3Pi = Pf
La presion aumentara en 3
Videos:
Gases - Química - Educatina
Video 1 obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=6BakHZ35fkwEl mol y la constante de Avogadro:
El mol tiene el símbolo "mol" y es una medida de una cantidad de sustancia. Esta medida es una de las siete magnitudes fisicas fundamentales que se encuentran en el Sistema Internacional de Unidades.
La definición mas precisa de lo que es un mol expresa que un mol es la cantidad de una sustancia contenida en el mismo numero de particulas que hay en 12 gramos de carbono 12.
Un mol de gas se dice que contiene
Masa Molar
La masa molar de una sustancia hace referencia a la masa expresada en gramos que tiene un mol de determinada sustancia. Cuando se trata de compuestos, la masa molar se halla sumando las masas moleculares individuales de cada elemento que forma el compuesto.
Imagen 9: Ecuación de Masa Molar
A raíz del descubrimiento del mol y la masa molar se establecieron las siguientes ecuaciones las cuales demuestran la relación queexiste entre el numero de moles, la masa y la masa atómica, al igual que la relación que se establece entre el numero de moles con el numero de átomos y la constante de Avogadro.
Las ecuaciones físicas se establecen de la siguiente manera:
Se puede establecer que la cantidad de moles resulta de la razón entre la masa en gramos y la masa atómica de determinada sustancia. Asi mismo, los moles resultan ser la razón entre el numero de átomos de cierta sustancia y la constante de Avogadro.
Ejemplo:¿Cuantos átomos de hay en 8 gramos de Helio?Masa atomica Helio es equivalente a 4,00n = Masa (g) / m (atomos)n= 8 / 4n=2 mol
n = #atomos / Numero de Avogadromoles x Numero de Avogadro = # de atomos2 x 6.02 E 23 =1.204 E 24
Video:Gases ideales PV=nRT 4ºESO quimica unicoos gas ideal
Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=tUgRemB86Sg
La interpretación microscópica de los gases
Difusión:
Los vapores atómicos se bombardean o golpean de alguna manera por moléculas de aire causando un movimiento aleatorio en el aire.
El experimento se denomina el experimento del vapor de Bromuro, este es una demostración de difusión.
En primera instancia el Bromuro que se clasifica como un gas es más denso que el aire y al serlo se y se hunde hasta el fondo de la jarra de gas inferior derecho. Esto se separa inicialmente del la jarra del gas superior cubierto por una diapositiva. A medida que la diapositiva se remueve, el gas llena gradualmente la garra del gas superior. Esto sucede debido a que las moléculas de aire chocan con los átomos del bromuro.
Imagen 10: Efecto en las particulas de aire y de Bromuro Imagen 11: Experimento de vapor de Bromuro
Movimiento Browniano:
Alrededor de 1827, Robert Brown observo el movimiento del polen suspendido en el agua. En la posmodernidad este movimiento se observa claramente con un microscopio, al igual que el movimiento de las partículas de humo que se suspenden en el aire. Estas primeras observaciones de Brown junto con el desarrollo de mecanismos cientificos se concluye que las partículas de humo se mueven de forma aleatoria. Esto debido a que las partículas de humo relativamente grandes y pesadas están siendo bombardeadas por las moléculas de aire. Estas partículas de aire tienen momentum, y una cantidad de este se transfiere a las partículas del humo. En cualquier momento existirá un desequilibrio de las fuerzas que actúan en cada partícula de humo causando así el movimiento aleatorio que se observa.
Bibliografia:
Fuentes Electronicas:Georgia State University. (s.f.). Hyperphysics. Recuperado el 07 de 05 de 2015, de Ley de Gas Ideal: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/idegas.html
Sabelotodo.org. (s.f.). Recuperado el 07 de 05 de 2015, de Gases ideales: http://www.sabelotodo.org/fluidos/gases.html
Universidad nacional experimental de Táchira. (s.f.). Universidad nacional experimental de Táchira. Recuperado el 07 de 05 de 2015, de Gases ideales: http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-50.htm
Libros:David Homer, M. B.-J. (2014). Physics. Oxford: Oxford University Press.
Imagenes:Imagen 1 obtenida de:
http://3.bp.blogspot.com/-SBVc9fgr0YA/Te1sEedMakI/AAAAAAAAATs/gw2C2iC0rDo/s1600/Gaseoso.jpg
Imagen 2 obtenida de:
http://didactalia.net/gestiondocumental/Documentacion/Organizaciones/9c34af94-978d-45e2-822b-422394dba3c5/BaseRecursos/gases_nobles.jpgImagen 3 obtenida de:
http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/BigPictures/Boyle.jpegImagen 4 obtenida de:http://depa.fquim.unam.mx/QI/contenido/cap0/pmarchivos/image036.gifImagen 5 obtenida de: http://quimicautnfrt.galeon.com/1.gif
Imagen 6 obtenida de:
http://html.rincondelvago.com/000878020.png
Imagen 7 obtenida de:
http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/quimica-de-los-materiales/Material-de-clase/imagenes/gases/gases7.gif
Imagen 8 obtenida de:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3d/Avogadro_Amedeo.jpg/250px-Avogadro_Amedeo.jpg
Imagen 9 obtenida de:
http://tema12.weebly.com/uploads/2/6/9/8/26984659/9035204.png?498
Imagen 10 obtenida de:
http://2.bp.blogspot.com/-HoEos-ET0uM/UNwMDBfEMuI/AAAAAAAAAdc/1ZzNlPPH6D4/s1600/diffusion-09.pngImagen 11 obtenida de:
http://1.bp.blogspot.com/-6kjkX9xxhvw/UNwI9sTbMXI/AAAAAAAAAdM/o5UmbIB1X9o/s1600/diffusion-08.png